水平井随钻电磁波响应特征分析及应用实例

随着致密油气非常规油气的大规模勘探开发,水平井数量增长较快,但仪器的响应方式与直井存在较大差别,尤其是电阻率,因此必须弄清楚水平井中随钻电阻率仪器的响应规律才能较好地进行水平井资料解释。通过数值模拟分析,系统模拟了随钻电阻率受层界面、围岩、各向异性以及相对井斜角变化的响应特征,总结了水平井中随钻电阻率的响应规律。结果表明,随钻电阻率受围岩层厚及各向异性影响最为严重,频率越高,各向异性和围岩影响越大。根据这些特征结合实际资料,依托交互式正反演技术,精细确定井眼轨迹与地层空间关系,从而对射孔试采方案的设计进行指导。     

随钻测录井地质导向二维分解实时绘图方法

根据随钻测录井实时地质导向和大斜度、水平井评价成图技术需求，针对传统绘图方法存在的弊端，提出了将测录井信息、井眼轨迹和地质模型进行二维分解的实时绘图方法。针对二维分解绘图方法绘图时空复杂度较高的问题，给出了不同事件驱动下的局部实时计算和拷屏重绘算法，控制了对CPU和内存的消耗、提高了绘图效率，消除了实时绘图的闪烁和卡顿现象。应用实例表明，二维分解实时绘图方法能够实现大尺度随钻测录井地质导向图形的流畅、无卡顿实时绘图，可提高大斜度、水平井储层模型评价的刻画精度和时效。     

方位伽马在煤层气水平井中的应用

水平井作为煤层气开发的一种井型,施工难度相对较大,主要体现在安全着陆、钻遇率、储层保护、防塌防卡等,其中煤层钻遇率是提高产气量的重要指标。随着钻井技术和随钻仪器的不断发展,保障储层钻遇率的相关地质参数探管、短节和地质导向技术也相继应用在煤层气水平井施工中。现阶段在煤层气水平井中,伽马探管,特别是方位伽马探管的运用较广,利用伽马测井划分岩性、地层对比、计算地层视倾角的功能,为现场决策者提供井内地质参数,能够有效地为钻井服务。本文通过一口煤层气水平井的施工,介绍了方位伽马在煤层气水平井中的应用。     

“一趟钻”技术在煤层气L型水平井的应用

“一趟钻”技术是实现安全快速钻完井、降本增效的重要途径。柳林煤层气钻井中采用“一趟钻”技术,钻井效率和经济效益明显提高,对已完工的7口L型水平井分析研究表明：合理配置钻探设备、选用适合该地层特征的PDC钻头、实时优化钻井液体系是实现“一趟钻”的基本保证,技术先进、性能良好、持续稳定的定向仪器、优化井眼轨迹及精准地质导向是关键技术,长寿命螺杆、近钻头旋转导向等新技术的应用,必将助力“一趟钻”技术在该地区的普遍实施。     

随钻方位电磁波电阻率成像模拟及应用

随钻方位电磁波电阻率成像资料在地质导向中起着至关重要的作用。利用三维有限差分数值模拟方法计算随钻电阻率仪器激发的电磁场随仪器方位变化的规律,分析实现方位电阻率测量以及成像的原理及方法。数值模拟结果表明：在常规随钻电磁波仪器的基础上,增加倾斜或横向接收(发射)天线,可以实现地层方位的预测和判断,同时方位电磁波电阻率成像结果受相对井斜角、地层电导率对比以及地层地质构造的影响;利用方位电阻率成像以及定向信号成像结果可以预测和判断层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向;幅度比电阻率成像效果优于相位差电阻率成像;在均匀各向异性介质中,线圈距和工作频率越大,视电阻率受垂向电阻率影响越大;线圈距越大,定向幅度信号越强,能预测的层界面的距离越大。     

苏里格气田水平井地质三维导向技术-以盒8段辫状河储层为例

探讨苏里格气田水平井地质三维导向技术,为水平井规模化开发提供新的思路和技术。以区域地质背景、区块砂体展布规律为基础,由常规二维地层对比求取地层视倾角发展为地层三维空间对比求取真倾角,精细对比地层及储层展布情况,并结合辫状河沉积微相及其发育特征和随钻参数分析评价开展水平井地质导向分析。研究区盒₈段辫状河道主要发育河道充填、心滩微相、废弃河道、越岸沉积4种微相;以沉积微相分析技术为基础的地质三维导向能够有效保证水平段钻遇率。在储层三维空间对比闭合基础上,形成了以沉积微相赋存规律、砂体地质规模及特征分析为核心的水平井地质三维导向技术,完善了水平井地质导向方法。     

基于SVR的定向井随钻电磁波测井层厚影响快速计算

大斜度井和水平井的快速发展使得仪器测量环境变得更加复杂,其测井解释、地层评价方法和模型与直井有很大的区别。本文通过建立三维层状介质模型,利用三维有限元方法得到大斜度井和水平井随钻电磁波测井响应,分析了三维地层模型下井斜角、层厚和围岩对随钻电磁波测井响应的影响。研究结果表明：当地层厚度小于等于3 m时,随钻电磁波测井响应易受围岩和层厚影响;当层厚大于3 m时,随钻电磁波测井响应基本不受围岩和层厚影响;且直井、大斜度井和水平井中随钻电磁波测井响应存在明显差异,井斜角越大,仪器受层厚及围岩的影响越大。因此建立了不同井斜角条件下随钻电磁波测井围岩校正图版,并据此研究随钻电磁波测井层厚影响快速计算方法。本文利用支持向量回归(SVR)的机器学习算法进行建模,并用十折交叉验证法对算法进行迭代优化,使模型达到最优,最终计算得到的测井响应与基于三维有限元数值方法的计算结果具有很好的相关性,平均相对误差只有0.62%,说明该方法可以用于大斜度井和水平井随钻电磁波测井响应的快速实时计算。     

神木气田水平井地质导向分析研究

神木气田储层致密,非均质性强,以往部分水平井由于隔夹层较发育、横向变化大、构造起伏不稳定、纵向钻穿多个砂体实施难度大等原因,导致钻遇效果不理想。通过深化储层评价及认识,优化水平井地质设计,针对局部单层突出发育区域实施水平井,同时通过实例阐述地质导向技术对轨迹的合理调整,提出不同层位应具备不同的导向思路,强化地质导向过程控制及穿越复杂地层的井眼轨迹控制技术研究。2015年神木气田水平井有效储层钻遇率均达80%以上,试气无阻流量最高为63.5万m~3/d,提高了单井产能、单井控制储量和区块采收率。     

油藏地质建模及实时跟踪研究

为了提高采收率,降低开发风险,以滩海地区某油田为研究对象,结合地质、测井、地震等资料,对该油藏进行实时跟踪地质特征综合研究。应用地质建模、随钻测井、地质导向等技术,建立了精细的三维地质导向模型,并根据随钻测井数据和综合地质信息,实时验证构造和储集层信息,对导向模型不断校正,使模型与实钻结果一致,还以该模型为基础,优化水平井钻井的前进轨迹。结果表明,此种方法的应用降低了海上油田开发风险,能取得良好的开发效果。     

地质导向技术在煤层气水平井施工中的应用

施工煤层气水平井时,运用地质录井资料、气测资料及伽马测量曲线等地质导向技术控制井眼轨迹在目标煤层中的延伸,能够保证煤层钻遇率符合设计要求。分析了地质导向技术在煤层气水平井水平段施工的导向措施,总结了地质录井、气测和伽马测量等方法的导向特点及作用。通过HCMS-2水平井应用实例,提出了综合运用地质导向技术施工煤层气水平井的具体方法和做好地质导向工作的认识。      

Assignment of groundwater level at the wastewater collecting pipe for a landfill groundwater simulation: utilization of the two-dimensional saturated–unsaturated groundwater numerical model

In order to understand the effects of a landfill operation on groundwater flow behavior, a 2D horizontal groundwater simulation model was carried out. The model saved the memory of computer and time consumption, comparing it with the 3D groundwater flow model. However, the greatest difficulty is the assignment of the collecting pipe boundary at the study site. Therefore, a 2D vertical model was applied to calculate the change of the groundwater table above the collecting pipe. This paper focuses on examining the validation of the assignment of the collecting pipe boundary by applying the results of the 2D vertical model. The 2D horizontal model was coupled with the recharge model to solve the partial differential equation of groundwater flow. The finite difference method and iterative successive over relaxation were applied. The drainage volume of leachate collection was summed up in the whole landfill site and compared with the average volume of treated wastewater. The study demonstrated that the results of the 2D vertical model validated and can be applied to the 2D horizontal groundwater flow simulation.     

基于PRB数据构建三维地质模型的技术方法研究

2004年开始数字地质填图技术在全国区调中全面推广应用,运用数字地质填图过程中获取的PRB数据直接构建浅部三维地质模型具有重要研究意义。构建三维地质模型的关键是三维地质界面的构建,本文重点阐述了断层面、第四系界面、地层面、岩体界面、残留顶盖界面、俘虏体界面等6种主要地质界面的构建流程与方法。面的构建时应先创建模型的边界面(DEM面、模型的底界面、模型的四周边界面),再建断层面,最后按地质体新老顺序依次构建其他地质界面,构建地质界面时应遵循"野外路线数据为主要数据,地下地质数据为约束数据"的原则。该方法建立的地质界面与地表填图数据和地下地质数据都能够完全吻合,建立的地质界面精度高且美观,但受地表产状可推测深度的限制,该方法仅适用于浅部三维地质模型的构建,但构建的模型可以作为深部三维地质建模的参考与约束。建模单元可以与地表填图单元相同,也可以进行少量的合并,模型可达到的精度较高,模型的精度取决于野外填图路线数据的精度和数量,尤其是野外路线中的点间界线和有效产状的精度和数量。为了保证模型的精度,在野外路线填图过程中应尽量保证每条野外路线中的点间界线(B)都具有有效产状,在地质界线产状变化较大的部位需要适量增加产状数据。     

湿地“淹埋深-历时-频率”阈值研究的理论和方法

针对"淹埋深-历时-频率"(S, D, F)阈值研究存在的问题,根据土壤学、植物生态学、系统论、地理系统学说以及反演理论等的相关原理,系统分析了湿地(S, D, F)阈值确定的理论和方法。结果表明:在正常情况下,水饱和至地表的最大地下水埋深、湿地植物主要根系分布层下限和沉水植物分布下界淹水深分别是湿地土壤上界、湿地植被上界和湿地下界的S阈值;D阈值只能通过湿地土壤或湿地植被边界界定在水位过程线上反演,稳定湿地边界的D阈值应取与50%频率值对应的D值或D值的多年平均值,波动湿地边界的D阈值是常数;"非正常情况下"湿地的D阈值应参照湿地水文地貌分类的同一区域子类中"正常情况下"的湿地的D阈值;检验D阈值科学性的标准是利用D阈值确定的湿地水文边界必须与湿地土壤边界或湿地植被边界耦合。     

基于地质剖面构建三维地质模型的方法研究

地质剖面是三维地质建模的重要数据源,运用地质剖面构建三维地质模型的方法应用较为广泛。在模型构建之前,统一确定模数据的坐标系和比例足,建立原始资料数据库。构建三维地质模型的关键是不同地质界面。本文详细介绍了模型边界面、断层面、地层界面、岩体界面等4种主要地质界面的构建流程与方法,尤其对褶皱构造、地层界面的断层效应、复杂岩体界面等的构建进行了重点阐述按模型边界面(模型的底界面和四周边界面)、DEM面、断层面、其他地质界面的顺序依次构建地质界面,构建断层面和其他地质界面时严格按先新后老的顺序。运用已构建好的地质界面按先新后老的顺序逐个、依次建立单个地质体,再将所有地质体的面模型组合成整个模型的面模型。通过对面模型进行网格(实体)填充和对网格赋予相应的属性值,最终构建三维地质模型。     

复杂3D瞬变电磁场FDTD模拟中需要解决的问题

为了实现缓变瞬态电磁场的时域有限差分(FDTD)模拟,引入了虚拟位移电流,使FDTD随时间步的递推能够进行。在以往较简单模型的计算中,利用时域瞬变场传播需要时间的性质,可将激励源化为初始条件代入,但是对于复杂3D模型,原有的方法不再适用,应当重新考虑源和边界条件的处理方法。由于实际源带有“斜坡”,故可采取将激励源模拟注入的方式;地下边界根据电磁波在导电媒质中快速衰减的特性设定,将改进的完全匹配层用于空中边界。分析表明,对于由空中和地下区域非均匀网格离散引起的时间稳定性问题,交替方向隐式FDTD是可行的解决办法。      

Tectonic Model of Boundary Fault Migration and its Genetic Mechanism in the Nanpu Sag,Bohai Bay BasinEI北大核心CSCD

Due to the important control on basin formation and hydrocarbon accumulation, boundary faults have always been the focus of attention in the study of rift basins. However, researches on boundary fault migration in the rift basins have not been reported yet. On the basis of structural analysis of 3D seismic data in the Nanpu Sag, faulting model of pre-existing weaknesses regional tectonic stress field results, and the latest exploration achievements in the Jidong Oilfield, the northern boundary faults in the Nanpu Sag were systematically analyzed. A new model of boundary fault (Boundary faults migration model) is proposed. The results show that: (1) in the rifting stage, with the evolution of tectonic stress field, the northern boundary faults are continuously migrating; (2) the No.5 fault is the northern boundary fault in E2s3 era in the west side of the sag, and the Gaoliu fault is the northern boundary fault in E3d1-2 era in the middle of the sag; (3) the change of stress field (the extension direction) in the rifting stage is the primary cause for the boundary fault migration in the rift basin. Considering that the change of extension direction during 40-38 Ma involves almost all the Cenozoic rift basins in the eastern and southern China, the model of boundary fault migration is expected to have useful implication for fine structural interpretation and oil and gas exploration of the rifted basins in the east and south of China. © 2018, Science Press. All right reserved.     

Mortar coupling and upscaling of pore-scale models

Pore-scale models are becoming increasingly useful as predictive tools for modeling flow and transport in porous media. These models can accurately represent the 3D pore-structure of real media. Currently first-principles modeling methods are being employed for obtaining qualitative and quantitative behavior. Generally, artificial, simple boundary conditions are imposed on a model that is used as a stand-alone tool for extracting macroscopic parameters. However, realistic boundary conditions, reflecting flow and transport in surrounding media, may be necessary for behavior that occurs over larger length scales or including pore-scale models in a multiscale setting. Here, pore-scale network models are coupled to adjacent media (additional pore-scale or continuum-scale models) using mortars. Mortars are 2D finite-element spaces employed to couple independent subdomains by enforcing continuity of pressure and flux at shared boundary interfaces. While mortars have been used in the past to couple subdomains of different models, physics, and meshes, they are extended here for the first time to pore-scale models. The approach is demonstrated by modeling single-phase flow in coupled pore-scale models, but the methodology can be utilized to model dynamic processes and perform multiscale modeling in 3D continuum simulators for flow and transport.     

基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演及应用

可控源音频大地电磁法（CSAMT）正演具有计算耗时、精度低的特点;常规的反演方法边界处理简单,占用内存大,搜索方向也难以精准,严重影响反演效果。为了实现CSAMT快速高精度正演,改善边界处理方法以减少内存占用,优化搜索方向以减少迭代反演次数,提出基于边界约束有限内存的拟牛顿CSAMT一维反演方法。首先,在CSAMT正演中基于高斯积分与并行算法实现了一维介质模型条件下有限长导线源激发的水平电场快速高精度计算。其次,在反演方法中,分别构建了基于相对误差和绝对误差的两种目标函数,并引入光滑模型约束,采取自适应正则化策略更新正则化因子,并采用基于边界约束的有限内存拟牛顿算法（LBFGS_B算法）,实现了CSAMT一维准确快速反演。以含低、高阻薄层的多层地电模型的水平电场E_x振幅为反演数据进行直接反演和模型检验。结果表明,该方法能够反映出地层电阻率随深度变化的趋势,并对高、低阻薄层有较好的分辨能力,低阻薄层分辨效果更佳。实际CSAMT资料的反演剖面的分辨率优于常规的连续介质反演方法,地质效果明显,表明该方法具有良好的应用前景。      

深部围岩非规则破裂化的温度效应分析

利用FLAC3D中应变软化模型和温度模式建立数值计算模型,考虑初始地应力中温度热应力的修正并以函数的形式嵌入,讨论了非规则破裂化现象中应力及塑性区的特征。考虑地层温度和岩体热力学参数对深部围岩非规则破裂化的影响,分析围岩最大最小应力及塑性区特征。数值分析表明:FLAC3D塑性区图中呈现明显的非规则破裂化现象,而且随着地层温度升高和线膨胀系数增大,深部围岩非规则破裂化趋于严重;线膨胀系数大的围岩受温度影响较大。比热容和导热系数对深部围岩非规则破裂化影响微弱。得到了震荡的最大最小主应力曲线,最大剪应力与塑性区呈现出与最大剪应力理论相似却又不同的关系,即非规则破裂塑性区外边界和最大剪应力曲线的主峰值存在对应关系,但最大剪应力曲线主峰值相对于塑性区外边界存在滞后性。     

伊通地堑边界断裂的性质与演化

与走滑有关的盆地一般比较复杂,其形成和演化主要取决于边界断裂的性质和活动演化历史。本文主要运用构造解析方法,综合地质、三维地震、遥感、重力和钻井资料,对伊通地堑边界断裂的性质和演化进行了详细的研究。结果表明,伊通地堑两边界断裂的性质和对盆地形成和演化的作用存在显著的差异,西北缘边界断裂是一走滑性质的断裂,始新世和渐新世分别表现为右旋张扭和右旋压扭作用,并对盆地的形成和演化起控制作用;东南缘边界断裂不同断段落性质存在差异,在盆地的形成和演化过程中起协调沉降的作用。新近纪都经受了WNW-ESE方向的挤压作用。